ROBERTO BIANCHINI DERNER

BIOMASSA DE MICROALGAS COMO

MATÉRIA-PRIMA PARA A PRODUÇÃO DE

BIOCOMBUSTÍVEIS

- Ações de P,D&I - Biodiesel:

- Matérias-primas graxas

- Caracterização e controle de qualidade

- Tecnologias de produção

- Aproveitamento de coprodutos do biodiesel

- Armazenamento, estabilidade e problemas associados

- Uso de biodiesel e suas implicações sócio-econômico-

ambientais

- Formação de recursos humanos

- Divulgação científica e tecnológica

Rede Brasileira de Tecnologia e Inovação de Biodiesel (RBTB)

Laboratório de Cultivo de Algas – LCA/UFSC

Cultivo de Microalgas

Produção de

energia/biocombustíveis

biodiesel, bioquerosene, bioetanol,

biobutanol, biogás, biohidrogênio etc.

Alimentação humanacomplemento dietético

Alimentação animalaquicultura, ração,

suplementos

Compostos bioativospigmentos, ácidos graxos,

carboidratos, proteínas, vitaminas etc.

Agriculturabiofertilizantes,

defensivos

Ácidos graxos poli-insaturados)usos terapêuticos, alimentos funcionaisBiomateriais

(bioplásticos, papel)

Pigmentosaditivos alimentares e

cosméticos

?

Tratamento de efluentes

líquidos e gasosos

(ficorremediação, biofixação de C)

BiorrefinariasCoprocessos e coprodutos

Qual a razão

para a

multiplicação

do número

de artigos?

Artigo: Microalgae research worldwideGarrido-Cardenas et al., 2018 (Algal Research)

Estudo bibliométrico sobre as pesquisas em biotecnologia de microalgas

1970 - 2017

Artigo: Microalgae research worldwide

Garrido-Cardenas et al., 2018 (Algal Research)

Estudo bibliométrico sobre as pesquisas em biotecnologia de microalgas

1970 - 2017

Figura 2. Principais palavras-chave encontradas nas publicações.A Academia

parece estar

respondendo à

demanda da

Indústria por

conhecimento

para a

produção de

biodiesel a

partir da

biomassa de

microalgas

Biomassa de microalgas como matéria-prima para biodiesel

Grandes empresas (produção de energia/petrolíferas): investimento em unidades piloto

e/ou em grupos de pesquisa

Órgãos de fomento: criação de diversos grupos de pesquisa nas universidades e

outras instituições

Brasil:EMBRAPA AGROENERGIAPETROBRAS/UFRNLCA/UFSC, LABFITO/FURG, NPDEAS/UFPR, GREENTECH/UFRJ

REDE MICROALGAS PARA A PRODUÇÃO DE BIODIESEL E BIOCOMPOSTOS

(UFG, UFSC, UFPR, TECPAR, UFSCar, UFLA, INT, UFRJ, UFES e UFPB)

Laboratório de Cultivo de Algas Produção de BiomassaSistemas de cultivoParâmetros de crescimento

CoprocessosEfluentes (CO2, municipais,

aquicultura)

CoprodutosLipídiosBiocombustíveis (biodiesel)PigmentosMedicamentos/cosméticos

Concentrado (“algae paste”)

Biotecnologia de microalgasExpressão gênicaManipulação genética

Coleta, isolamento e seleção de cepas com potencial biotecnológico

Banco de Cepas

SELEÇÃO DE CEPAS

(tradicional)

+ Lipídios (FAME)NÃO - INTERESSE

SIM

CULTIVO- BIOMASSA - INTERESSE

+ BIOMASSA

BIODIESEL

Cultivos Experimentais – condições ambientais: alcançar elevada

produtividade em biomassa e produtos de elevado valor comercial

+ lipídios (10 para 40%)

Alterações classes lipídios

+ carotenoides

SELEÇÃO DE CEPAS

ESTUDOS dos FATORES AMBIENTAIS

(alterações fisiológicas: iluminação, nutrientes etc.)

CULTIVO - BIOMASSA - INTERESSE

+ BIOMASSA - Lipídios

BIODIESEL

- INTERESSE

+ Lipídios

+ Lipídios

10% para 40%

Desenvolvimento de sistemas de cultivo superintensivo

automação/modelagem

Fotobiorreator tipo flat panel

Sistema Laminar de Cultivo de Microalgas - SLCA

Biomassa acima de 20 g L-1 (peso seco)

400 x biomassa sistemas tradicionais

Sistemas Abertos (10.000 L)

Raceway: 10.000 L

Acumulação dos compostos de interesse- Estresses (nutrientes {N, P}, luminoso, pH etc.)

- Cultivo em duas fases

Produção de biomassa

Atender à demanda dos grupos de pesquisa da RBTB

Separação da biomassa - Floculação

- Baixo custo de material/elevado custo operacional (mão de obra)- Baixa eficiência - perda de biomassa a cada etapa do processo- Demorado – pode causar alteração na composição bioquímica da biomassa e

contaminação bacteriana (odor)- Floculantes específicos – funcionam somente para algumas espécies e em condições

próprias- Dificulta o reuso do meio de cultura- Interfere na extração dos lipídios e de outros compostos de interesse- Pode comprometer o uso da torta

Separação da biomassa

Centrifugação

- Método muito eficiente- Biomassa com baixo teor de

água (até 75% de umidade, evita o gasto de energia na secagem)

- Facilita a extração da fração lipídica e dos outros constituintes da biomassa

- A torta pode ser utilizada- Permite o reuso do meio de

cultura- Elevado custo de implantação e

elevado gasto energético

Emprego de efluentes (ETE)

Biomassa contaminada

Metais pesados

Hormônios

Drogas (medicamentos)

Pesticidas/inseticidas

- Interferência no processo de extração dos compostos

de interesse

- Inviabilização do uso da biomassa residual (torta)

- alimentação animal

- cosméticos etc.

?

A Academia atendeu à demanda da indústria por

conhecimento para a produção comercial de biodiesel

a partir da biomassa de microalgas?

Ainda não existe um pacote tecnológico para a produção de

biocombustíveis a partir da biomassa de microalgas.

- Selecionar espécies nativas que cresçam bem em diversas condições ambientais

e para o cultivo em situações específicas (meios de cultura, pH, temperatura etc.);

- Desenvolver sistemas de produção em larga escala visando alcançar elevada

produtividade nos cultivos, equacionando problemas relacionados à contaminação

das culturas e buscando a viabilidade econômica - coprocessos;

- Biofixação temporária do CO2 - créditos de carbono?

- Determinar as condições que favoreçam a acumulação de lipídios e de outros

compostos com valor comercial. Manipulação genética?

- Desenvolver aplicações diversas para os compostos que podem ser extraídos da

biomassa de microalgas – coprodutos.

- Desenvolver e/ou aprimorar metodologias de separação da biomassa em larga escala (filtração, centrifugação, floculação,

flotação etc.);

- Desenvolver ou aprimorar metodologias de extração da fração lipídica e de síntese de biodiesel a partir desta matriz

(matéria-prima);

- Desenvolver e/ou aprimorar metodologias de síntese de outros biocombustíveis/energia (bioetanol, bioquerosene etc.).

Sustentabilidade: considerar os aspectos sociais – geração de emprego e renda

Desafio: produzir biomassa numa escala milhares de vezes maior com um custo

centenas de vezes mais baixo;

VERDELHO VIEIRA, 2013.

REALIZAÇÃO:

APOIO:

Apoio Institucional:

Agradecido pela atenção!

roberto.derner@ufsc.br

48 3721 4107 – 48 99115 5008

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